盾构隧道横向地震响应规律研究

盾构隧道衬砌是典型的装配式衬砌,各种类型接头的存在使得它与整体式衬砌的力学特性存在较大差异。将管片横向接头考虑为旋转弹簧、管片环间接头考虑为剪切弹簧的梁–弹簧模型能够真实地反映管片衬砌的力学行为,但该模型目前仅应用于静力及拟静力分析。将动力有限元方法和梁–弹簧结合起来,提出一种盾构隧道横断面地震响应分析的动力有限元计算模型和方法,这种方法能够有效地模拟地基与结构之间的动力相互作用,能够模拟不同管片接头形式及纵向拼装方式的影响,并且具有很高的计算精度和效率。随后利用该方法对武汉长江隧道工程盾构段典型横断面进行了隧道地震响应分析,研究了不同的结构及接头参数对结构受力与变形的影响规律以及地基加固的减振效果。分析结果表明,管片横向、纵向接头刚度以及管片厚度的改变对衬砌整体变形的大小影响较小,但对衬砌内力尤其是剪力和弯矩的影响显著,三者的增大都会增大结构的内力,而对盾构隧道周围的土体采取适当方法进行地基加固处理,能有效降低结构的内力和变形,减震效果显著。     

考虑接缝张开与变形影响的管片隧道抗震计算解析方法

基于管片间接触应力及张开变形的非线性及非连续性特性,提出了一种考虑管片间接缝影响的盾构隧道抗震计算解析方法。根据管片隧道在地震地层剪切变形作用下发生斜45°方向的最不利椭圆化变形,基于管片刚体及接头动刚度假设推导此时接头的动力位移响应(转角、位移),进一步通过管片之间(接缝)的接触条件假设,得到了衬砌结构的内力及管片接缝的接触面应力分布以及螺栓内力。与不考虑接头的Sedarat、Hashash方法进行对比后发现,管片衬砌结构的弯矩分布形态发生了较大的变化,且在管片接缝处可能出现局部混凝土压碎,对抗震条件下的接缝防水安全及结构整体稳定性极为不利,因此,考虑管片接缝局部应力和变形的影响,对盾构隧道的抗震设计计算是十分必要的。     

层状饱和土体中衬砌对地震波的动力响应分析

以南昌地铁过江隧道为工程背景,考虑水土两相耦合作用,采用等效连续介质理论建立层状土体结构计算模型,运用有限差分方法求解层状饱和土体中衬砌结构对地震波的动力响应,分析了衬砌厚度、周边地基加固深度对地震动力响应的影响规律。计算结果表明,分层土体中的地下结构对地震波的动力响应要比均质土体中的动力响应要大;随着衬砌厚度的增加,衬砌结构的整体变形逐渐变小,衬砌结构内力增大,特别是剪力和弯矩的增幅较大;隧道衬砌内力和变形随着衬砌周边土体加固范围增大和加固土体的弹性模量的提高而减小,其中提高衬砌周边加固土体的弹性模量对地震减震效果显著,就南昌赣江过江隧道工程而言,衬砌结构周边土体加固范取1.5 m,土体弹性模量提高到原来的2倍时比较经济合理。     

基于ANSYS的某山岭隧道地震响应数值分析

基于ANSYS计算平台,采用粘弹性边界模拟地基无限域的辐射阻尼效应,将地震波转换为人工边界上的等效节点力荷载,以在建成兰铁路某隧道浅埋段为研究对象,建立了三维数值计算模型,研究了二次衬砌结构的地震响应规律。结果表明:地震作用下,衬砌结构的纵向内力峰值与环向内力峰值相比较小,衬砌横断面受力特征更为显著;衬砌结构内力峰值呈对称分布,拱肩和拱脚为抗震的薄弱部位。研究结果可为山岭隧道抗震设计提供参考。     

盾构隧道结构刚度不连续性对衬砌内力及变形影响分析

盾构隧道衬砌是由若干管片装配而成,管片接头的存在是盾构装配式衬砌的主要特征,管片间接头处的刚度的折减造成了隧道结构整体刚度的降低。笔者根据管片接头双直线型力学模型,提出一种可以真实反映接头转角和弯矩耦合轴力非线性关系的有限元分析方法。结合某采用盾构法施工的输水管道工程,对施工开挖和运行充水工况进行二维数值模拟,计算结果表明,该有限元方法能有效模拟管片接头的力学特点,盾构隧道管片间接头的存在降低了衬砌的刚度,使管片环变形增大。     

结构参数对异形断面盾构隧道管片力学特性的影响研究

为研究设计参数对矩形盾构隧道装配式衬砌结构受力的影响,采用ANSYS有限元软件,建立了矩形盾构隧道装配式衬砌内力计算的梁-弹簧模型,探讨了断面形式、分块数量、管片厚度和接头刚度对管片内力的影响规律。计算结果表明:4种典型矩形盾构隧道结构断面形式中,类椭圆和曲墙曲拱断面的异形断面断面受力状况较优。不考虑接头位置,仅分块数量的改变对管片内力的影响相对较小。随着管片厚度的增大,管片的内力均有所增大,管片厚度的改变对剪力影响最明显,对轴力的影响小。接头刚度的改变对管片弯矩和剪力的影响明显,对轴力的影响较小,接头刚度的影响呈现明显的区段性,在接头刚度较小时变化较快,之后变化趋于平缓。     

盾构隧道衬砌内力计算与管片有限元仿真分析

以南京地铁隧道管片衬砌为例，通过分析盾构隧道衬砌的荷载状况，采用荷载-结构法计算整体式均质圆环截面的内力，并且用ANSYS9．0有限元软件对管片衬砌受力与变形情况进行了仿真分析，比较分析得出一些与实际工况相符的结论。     

考虑管片接头渗流的盾构隧道流固耦合模型研究

管片接头是盾构隧道衬砌的渗漏水多发区域,长期渗流导致荷载分布和受力模式变化,危及结构安全。针对现有研究难以对接头渗漏下盾构隧道力学特性准确模拟的现状,提出一种新的模拟分析思路,基于开发的接头联接单元模拟盾构衬砌接头位置的力学变形响应,采用有限元软件二次开发数值实现接头渗流,要点在于密封垫张开引起的接触应力和外水压力动态变化的迭代分析,进而建立管片接头渗流下的盾构隧道流固耦合数值模型。结合上海地铁盾构隧道工程实例,对不同接头渗流、渗流量、接头刚度和防水性能等因素影响下的隧道力学变形机理和地表沉降规律进行分析。研究发现：管片接头位置与渗流量对于衬砌结构的内力存在一定影响,具体表现为弯矩明显增加而轴力略微减小,拱腰接头发生渗流对结构内力的影响最大。隧道结构的变形随着渗流量的增加而增加,且基本呈正比关系;拱腰、拱底和拱顶接头发生渗流时对结构侧向移动和变形的影响依次减小。隧道结构和地表沉降随着管片接头渗流量增加而增加,且基本呈正比关系;拱顶接头发生渗流时,地表沉降最大但隧道沉降最小;拱底接头发生渗流时,地表沉降最小但隧道沉降最大。研究成果对完善盾构隧道流固耦合分析模型有一定参考价值。     

地震作用下盾构隧道衬砌结构动力响应分析

盾构隧道衬砌结构在地震载荷作用下的安全越来越受到重视,本文运用有限元软件数值模拟地震作用过程,分析地震作用下不同管片接头模型中管片性能的变化规律,结果表明：盾构隧道在地震横向作用下产生较大的横向位移,不同管片接头模型中管片的位移时程曲线趋势基本一致,且随着管片刚度减小而增大,但均比地表土体横向位移小很多|地震作用下不同管片接头模型中管片和连接螺栓的内力分布情况相类似,随着管片刚度减小,管片横向方向和剪切方向的应力均减小,连接螺栓的轴力、剪力和弯矩均增大,其中剪力增加的幅度最大,弯矩最大值位于隧道两拱腰处。     

考虑P波斜入射下海底沉管隧道三维地震响应分析

沉管隧道是连接海域和陆域的交通枢纽,对我国经济和社会发展的推动作用巨大,其地震安全性至关重要.根据三维黏弹性边界基本理论,基于黏弹性边界的等效荷载理论和输入方法,探讨了地震波斜入射时等效荷载的实现方法,并通过算例验证了地震波斜入射时等效荷载输入方法的合理性.在此基础上以大连湾海底沉管隧道为工程背景,建立三维土层及沉管隧...     

结构抗震设计方法的研究与发展

针对建筑抗震设计的重要性,主要介绍了建筑结构抗震设计方法的研究与发展,重点阐述了基于性能抗震设计理论与现行抗震设计方法的区别和联系,以提高建筑物的抗震性能和可靠度.     

国外某工程震损情况调查分析与加固

根据地震后国外某工程的震损情况调查，通过计算分析，对该建筑进行了抗震鉴定。针对结构存在的问题，按照经济、安全、快捷的原则提出了综合性的加固处理意见。     

从瑞昌震害谈我省村镇建设中抗震概念设计及抗震构造措施的重要性

本文结合九江-瑞昌地震震害调查,分析了在我省村镇建设中强调抗震概念设计和加强抗震构造措施的重要性。     

北京中小学校、幼儿园建筑抗震调查研究

汶川地震以后,依据＂教育部和城乡建设部关于做好学校校舍抗震安全排查及有关事项的通知＂（教发[2008]19号文件）精神,受北京市教委的委托,对北京市城郊区8个区县,2001年以前建成的中小学校、幼儿园建筑共338栋楼（建筑面积907286m2）进行了抗震调查分析。本文通过抗震调查鉴定的实践,综合分析了北京市中小学校、幼儿园建筑的实际抗震能力。给出了这些建筑现状抗震水准及存在的不安全隐患,有针对性地提出了防震减灾的应对措施。基本反映了北京市中小学校、幼儿园建筑抗震水准的全貌,给下阶段规划学校建筑抗震改造加固方案及实施设计、施工提供参考。     

某“Y”型平面住宅楼抗震鉴定与加固

介绍了某"Y"型平面住宅楼的抗震鉴定、加固设计及施工。分析表明:该工程经加固后有效提高了抗震能力,延长了后续使用年限,本工程加固方法具有良好的经济和社会效应,对老旧不规则建筑的抗震鉴定与加固有一定的参考意义。     

北京市城市桥梁抗震性能的现状

目前,我国的公路桥梁抗震设计规范已经实行了三代。随着设计方法的发展和更新,按以前方法设计的或者根本没进行抗震设计的桥梁,均存在不同程度的抗震安全隐患。为此,对北京市城市桥梁进行了调查分析,选取了9座典型桥梁作为代表,选用抗震性能评估方法中的能力需求比法,对9座典型桥梁进行了详细的抗震性能评估,得出了北京市城市桥梁抗震性能的现状。     

设计地震动参数中的几个问题探讨

指出地震安全性评价是建筑抗震设计中的一个重要环节,给出合理的地震动参数对建筑物的抗震安全非常有利,根据多年来地震安评工作中遇到的问题,提出了几条设计地震动参数的建议,为地震安全性评价工作中得到合理的地震动参数提供了依据。     

浙江文成地震村镇空斗墙建筑震害分析

浙江省文成县位于我国华东沿海地区,为非抗震设防区,2006年2月9日发生了里氏4．6级地震。本文作者通过房屋震害现场调查,对当地村镇大量采用的空斗砖墙建筑抗震能力进行了专项调研。本文介绍了空斗墙房屋的震害、在抗震方面存在的主要问题以及震损空斗墙房屋的修复与加固建议。     

中国建筑抗震三十年回顾与展望

从工程抗震标准体系、城市综合防灾减灾、建筑抗震设计理论、已有建筑抗震鉴定与加固、建筑抗震试验技术五个方面对唐山地震30年来我国建筑抗震所取得的成就进行了回顾,同时对今后建筑抗震技术的发展提出了设想。     

房屋结构在汶川地震中的抗震研究和分析

通过对大量灾区地震调查报告的研究,分析了混凝土框架结构、砌体结构、木结构、工业厂房和轻钢结构等主要结构形式的受损情况和原因,为今后灾区重建提出了相关建议。